Усреднение данных фМРТ искажает картину работы мозга: выводы нового исследования

Когда человек пытается подавить импульс — не отвлечься на уведомление, не сказать лишнего или вовремя затормозить автомобиль — в мозге активируется система когнитивного контроля. В этом процессе участвуют префронтальная кора, лобные доли и базальные ганглии. Для изучения таких механизмов нейробиологи часто используют задачу стоп-сигнала (stop-signal task, SST), где испытуемый должен быстро нажимать кнопку, но иногда получает внезапную команду остановиться. Время, за которое мозг успевает затормозить реакцию, называется временем остановки реакции (SSRT) и служит мерой самоконтроля.

Парадокс Симпсона в нейровизуализации

В большинстве исследований сравнивают группу участников, чтобы выявить, у кого SSRT короче и какие области мозга активнее. Однако ученые из Стэнфордского университета задались вопросом: отражают ли такие усредненные данные процессы в мозге конкретного человека? Для проверки они проанализировали данные более четырех тысяч участников проекта ABCD (Adolescent Brain Cognitive Development Study) — одного из крупнейших исследований развития мозга у детей и подростков.

Анализ показал, что привычный подход действительно может вводить в заблуждение. При сравнении участников между собой обнаружились определенные зависимости между активностью мозга и показателями самоконтроля. Однако при изучении каждого человека по отдельности эти зависимости нередко менялись по интенсивности или даже становились противоположными. Например, усредненные данные указывали, что более высокая активность ряда областей мозга связана с лучшим торможением реакции. Но у отдельных участников усиление тех же областей сопровождалось более медленным и менее эффективным торможением. Этот феномен известен как парадокс Симпсона: групповая статистика не обязательно отражает индивидуальные закономерности.

Два компонента самоконтроля

Чтобы выяснить причины расхождения, исследователи применили вычислительную модель PRAD (Proactive-Reactive Decomposition). Эта модель разбивает самоконтроль на два компонента: реактивный (быстрое торможение уже начатого действия) и проактивный (предварительная настройка мозга на возможную остановку). Оказалось, что эти процессы опираются на частично разные нейронные связи и по-разному связаны с активностью мозга. Кроме того, у людей стратегии самоконтроля различаются: одни гибко подстраивают поведение после ошибок, а другие, наоборот, ухудшают свои результаты. Именно эта вариативность влияет на связь между активностью мозга и поведением.

Авторы работы подчеркивают, что усреднение данных фМРТ может скрывать или искажать реальные закономерности. Чтобы понять механизмы когнитивного контроля, импульсивности и психических расстройств, необходимо учитывать не только различия между людьми, но и индивидуальную динамику работы мозга.